Хром может произвести революцию в солнечных батареях

Хром демонстрирует огромные перспективы как дешевая и многочисленная альтернатива металлам, используемым в экранах смартфонов и солнечных батареях.

Эндрю Пол | Опубликовано 16 августа 2023 г., 10:00 по восточному поясному времени.

Некоторые из самых дорогих и труднодоступных материалов, используемых в экранах смартфонов и солнечных батареях, вскоре могут быть заменены более дешевыми и гораздо более распространенными заменителями. Этот заменитель не новая находка: на самом деле он чаще всего ассоциируется с кухонной техникой и мотоциклами.

Всякий раз, когда холодильник, инструмент или другой предмет компании рекламируется как «нержавеющая сталь», они должны благодарить хром. Производители уже давно ценят антикоррозионные свойства твердого блестящего металла, а добавление его в сталь позволяет ему противостоять деградации и потускнению. Между тем, гальваническое покрытие тонкого слоя хрома поверх другого металла дает то, что широко известно как хромирование — вспомните мотоциклы Harley-Davidson или автомобили с хот-родами. Хром может отражать до 70 процентов света видимого спектра, а также 90 процентов инфракрасного излучения.

Согласно выводам, недавно опубликованным в журнале Nature Chemistry командой швейцарского Базельского университета, тщательная замена хрома в катализаторах и люминесцентных материалах также работает почти так же хорошо, как их традиционные компоненты из благородных металлов, осмий и рутений, но за небольшую часть стоимости. Более того, хром в земной коре встречается в 20 000 раз чаще, чем любой из благородных мета-металлов, оба из которых почти так же редки, как золото или платина.

[По теме: Солнечные панели становятся более эффективными благодаря перовскиту.]

Как объяснила The Independent 14 августа, команда сначала вставила атомы хрома рядом с водородом, углеродом и азотом в жесткую молекулярную структуру. В этом массиве хром был гораздо более реакционноспособным, чем его аналоги из благородных металлов, одновременно сохраняя при этом минимальные потери энергии во время молекулярных колебаний.

При облучении красной лампой соединение хрома также сохраняет энергию внутри своих молекул для возможного последующего использования, подобно фотосинтезу растений. «Благодаря этому существует также потенциал использования наших новых материалов в искусственном фотосинтезе для производства солнечного топлива», — заявил в недавнем заявлении Оливер Венгер, руководитель исследования и профессор химического факультета Базельского университета.

Хотя предыдущие исследования альтернатив благородным металлам изучали потенциал использования железа и меди с некоторым успехом, поначалу хром, по-видимому, работал намного лучше, чем любой из вариантов. Тем не менее, Венгер признает, что «похоже неясно, какой металл в конечном итоге выиграет гонку, когда дело доходит до будущего применения в люминесцентных материалах и искусственном фотосинтезе».

В дальнейшем команда Венгера надеется расширить свои исследования для проверки в других приложениях, которые позволят молекулам светиться во всем цветовом спектре, включая красный, зеленый и синий оттенки. Кроме того, оптимизация его каталитических свойств может еще больше подтолкнуть его к созданию жизнеспособного альтернативного материала для использования в солнечных батареях.

Эндрю Пол — штатный обозреватель Popular Science, освещающий новости технологий. Ранее он был постоянным автором журналов The AV Club и Input, а его недавние работы также были представлены в журналах Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC, а также в журнале McSweeney's Internet Tendency. Он живет за пределами Индианаполиса.